Eingebettete Qualitätssicherung (QS) und Tests

Embedded-Testing ist ein Verfahren zur Überprüfung der Funktionalität und Qualität von Firmware/Software und Hardwarekomponenten in einem Endprodukt. Es stellt sicher, dass das Produkt die Geschäftsanforderungen erfüllt und keine Mängel oder Probleme aufweist. Embedded-Testing prüft, ob Software und Hardware im Produkt unter verschiedenen Bedingungen einwandfrei zusammenarbeiten.

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Wichtigste Fähigkeiten

Electronics testing and validation

- Überprüfung des Schaltplans und der Leiterplatte anhand der technischen Anforderungen - Analyse der Signalübertragung und Stromversorgungsintegrität - Prüfung und Validierung der Leiterplattenführung - Überprüfung des Signals an allen Ein- und Ausgängen - Test des Energiemanagements und der Stromverteilung - Temperaturbereichsprüfung mit einer Wärmebildkamera

Embedded firmware/software testing

- Code-Review für jedes Modul anhand von Standards - Schreiben von Unit-Tests für jedes Code-Modul - Schreiben von Funktionstests zur Demonstration der praktischen Funktion - Durchführung von Hardware- und Firmware-Inbetriebnahmetests - Erstellung eines Test-Tools zur Erfassung und Analyse von Testergebnissen inklusive Protokollierung - Manuelles Testen anhand einer Liste von Testfällen

Mechanical parts testing and validation

- Prüfung der im 3D- oder Spritzgussverfahren hergestellten Geräteteile und Vergleich mit der Originalkonstruktion - Qualitätsprüfung und Eignungsprüfung der Materialien - Temperaturbereichsprüfung mit einer Wärmebildkamera - Vibrationsprüfung - Prüfung der IP-Standards gemäß den Anforderungen

Mobile Application testing

- Code-Review für jedes Modul anhand von Standards - Unit-, manuelle und Funktionstests für jedes Modul - Vergleichstests der Benutzeroberfläche (UI/UX) mit dem ursprünglichen Design - Tests für verschiedene Bildschirmgrößen, Auflösungen und Plattformversionen - Geschwindigkeits- und Lasttests der Kommunikation über BLE, WLAN und NFC - Stress-, Kompatibilitäts- und Lokalisierungstests

Werkzeuge, die wir verwenden

Projektprozess

Hardware QA Firmware QA Mechanical QA Mobile app QA

Überprüfung der Signale

Bei der Bearbeitung bestückter Leiterplatten schließt der Ingenieur ein Labornetzteil mit Strombegrenzung an und stellt die entsprechende Eingangsspannung ein. Anschließend prüft er mit einem Labormultimeter die Spannungen und Ströme an jedem kritischen Bauteil der Leiterplatte. Basierend auf den Ergebnissen erstellt er ein Fehlerprotokoll und führt alle notwendigen Korrekturen an der Leiterplatte durch (z. B. das Nachlöten von Bauteilen, Drähten usw.).

Schaltungsschutzprüfung

Unser Ingenieur prüft alle Ein- und Ausgänge der Leiterplatte gemäß den Leiterplattenvorgaben. Dazu gehören beispielsweise Tests der maximalen Eingangsspannung, der elektrostatischen Entladung (ESD) (mithilfe eines Hochspannungsgenerators in einem gut ausgestatteten Labor), der Verpolungssicherheit (durch Umpolen der Eingangsquelle) usw. Nach Auswertung der Testergebnisse wird das Fehlerprotokoll entsprechend aktualisiert.

Stromverbrauchsprüfung

Bei batteriebetriebenen Geräten mit geringem Stromverbrauch ist dieser Prozess am zeitaufwändigsten, da unser Ingenieur umfassende Stromverbrauchs- und Strommessungen für alle Betriebsmodi (Betrieb, Leerlauf, Schlaf und Tiefschlaf) an jeder kritischen Komponente durchführt. Anschließend wird eine Ergebnistabelle erstellt und mit den theoretischen Berechnungen anhand des Datenblatts verglichen. Weichen die Ergebnisse deutlich von den theoretischen Erwartungen ab, identifiziert der Ingenieur die Komponente(n), die die Abweichung verursachen (manchmal ist hierfür das Nachlöten von Bauteilen oder das Durchtrennen/Löten von Drähten erforderlich).

Antennenanpassungstest

Bei Geräten mit HF-Komponenten auf der Leiterplatte ist eine Antennenanpassungsprüfung unerlässlich. Unser Ingenieur schließt einen Vektoranalysator direkt an den HF-Ein-/Ausgangskreis mit einer Antenne (ohne Sender-IC) an und prüft die Impedanzcharakteristik bei der Betriebsfrequenz. Üblicherweise sollte die Impedanz bei der Betriebsfrequenz annähernd 50 Ohm betragen. Falls nicht, müssen geeignete Komponenten für den HF-Schaltkreis ausgewählt werden, um eine Impedanz von 50 Ohm zu erreichen. (Die Simulation des HF-Ausgangsschaltkreises vor der Entwurfsphase ist entscheidend.)

Funktionstests mit Test-Firmware

Funktionstests mit Testfirmware sind ein sehr wichtiger Schritt. Sobald bestätigt ist, dass das Gerät keine potenziellen Stromversorgungs- und Verbindungsprobleme aufweist, führt der Techniker die Funktionstests mit der Testfirmware durch. Dabei werden alle hardwareabhängigen Komponenten, wie beispielsweise Temperatursensor, Speicher und Schnittstellen, geprüft und ein Testprotokoll mit den Ergebnissen erstellt.

Heizungs- und Temperaturbereichsprüfung

Wir beginnen mit den Heiz- und Temperaturbereichstests, sobald uns ein voll funktionsfähiges Gerät und die Test-Firmware vorliegen. Der Ingenieur platziert das Gerät in einer Klimakammer und ändert die Temperatur langsam und in kleinen Schritten vom minimalen zum maximalen Arbeitsbereich. Basierend auf den Testergebnissen erstellt er einen detaillierten Bericht.

EMI/EMV-Bewertung

Einer der letzten Schritte vor der Gerätezertifizierung ist die Durchführung von Vortests in unserem Labor. Hierfür verwenden wir ein Spektrometer bis 26 GHz mit verschiedenen Antennen für unterschiedliche Frequenzen. Wir prüfen das Spektrum des Geräts in verschiedenen Betriebsmodi und stellen sicher, dass es innerhalb des zulässigen Bereichs liegt. Anschließend mieten wir ein externes Labor für die vollständige EMV-Prüfung. Weitere Details und ein Video eines realen Tests finden Sie hier (https://droid-technologies.com/main/services/precer) sowie hier (https://www.youtube.com/watch?v=zCEabo3tVxQ).

Codeanalyse mittels eines statischen Analysators

Wir verwenden einen Code-Analyzer, um die Konformität und Qualität des Codes gemäß den verwendeten Standards (MISRA, ANSI usw.) und Programmiersprachen (C, C++) zu überprüfen. Dies spart uns Zeit bei der Fehlerbehebung und verbessert die Professionalität des Codes.

Code-Überprüfung

Die Codeüberprüfung durch einen anderen professionellen Entwickler ist ein wichtiger Bestandteil der Arbeit. Wir unterteilen das Projekt in kleine Aufgaben, jede mit einem eigenen Git-Branch und eigenem Code. Nach Abschluss einer Aufgabe erstellen wir einen Merge-Request für den Entwicklungs-Branch und führen eine Codeüberprüfung mithilfe der GitHub/GitLab-Mechanismen durch (wir orientieren uns am Google-basierten Codierungsstil mit Anpassungen für Embedded C/C++).

Den Code durch Unit- oder Funktionstests jedes Moduls abdecken

Jede Codefunktion, -methode oder jedes Modul sollte im Rahmen eines professionellen Projektansatzes mit Unit- oder Funktionstests geprüft werden. Für jede einfache Aufgabe (jedes Codemodul) schreiben wir Tests und Anweisungen und führen die Tests mit Berichtserstellung durch.

Geschwindigkeits- und Lasttests mit Optimierung

Jede Firmware muss möglichst schnell und energiesparend sein, und eine optimale Leistung zu erreichen, ist schwierig. Wir versuchen es dennoch: Dazu messen wir die Leistung jeder komplexen Codekonstruktion, führen Codeanalysen durch und optimieren – wenn möglich – die Codegeschwindigkeit.

Manuelles Testen jedes Code-Moduls

Nach Abschluss der Funktionstests bzw. der Tests der Geschäftslogik erstellen wir für jedes Codemodul eine Anleitung für manuelle Tests. Diese Anleitung enthält detaillierte Testschritte mit den jeweiligen Ergebnissen. Basierend auf den Tests erstellen wir einen Bericht zur Fehlerbehebung und Verbesserung.

Regressionstests

Da jedes Code-Modul getestet wurde, ist ein vollständiger Regressionstest des Projekts mit allen Anwendungsfällen erforderlich. Darauf basierend werden ein Testbericht erstellt, Fehler behoben und das Projekt freigegeben.

Codeanalyse mithilfe eines statischen Analysators

Wir setzen einen Code-Analyzer ein, um die Einhaltung und Qualität unserer Code-Standards sicherzustellen. Dies spart Zeit bei der Fehlerbehebung und erhöht die Professionalität des Codes.

Code-Überprüfung

Die Codeüberprüfung durch einen anderen professionellen Entwickler ist ein wichtiger Bestandteil der Arbeit. Wir unterteilen das Projekt in kleine Aufgaben, jede mit einem eigenen Git-Branch und eigenem Code. Nach Abschluss einer Aufgabe erstellen wir einen Merge-Request für den Entwicklungs-Branch und führen die Codeüberprüfung mithilfe der GitHub-/GitLab-Mechanismen durch.

Den Code durch Unit- oder Funktionstests jedes Moduls abdecken

UI/UX-Vergleichstests

Zunächst testen wir die Anwendung mit unserem Team, darunter ein erfahrener UX/UI-Designer, um sicherzustellen, dass alles reibungslos funktioniert und ein optimales Nutzererlebnis auf verschiedenen Mobilgeräten und Bildschirmgrößen bietet. Im zweiten Schritt lassen wir Nutzer die App testen und Feedback geben.

Geschwindigkeits- und Lasttests mit Optimierung

Die Leistungsoptimierung und die Erreichung der idealen Geschwindigkeit für jede Anwendung stellen eine Herausforderung dar. Wir messen die Leistung jeder komplexen Codestruktur, führen Codeanalysen durch und optimieren den Code, sofern möglich, hinsichtlich der Geschwindigkeit.

Stresstest

Stresstests sind ein entscheidender Bestandteil der Entwicklung mobiler Apps. Unser Entwicklungsteam simuliert eine hohe Auslastung der Anwendung, indem es manuell mit ihr interagiert und Tests schreibt, die einen aktiven Nutzer simulieren, der alle Funktionen der App nutzt, einschließlich des Sendens und Empfangens großer Datenmengen. Dabei analysieren wir, wie die App Systemressourcen wie Speicher und Rechenleistung nutzt.

Lokalisierungstests

Die Lokalisierungstests erfolgen in mehreren Schritten. Wir erstellen mehrere Emulatoren mit unterschiedlichen regionalen Einstellungen (Sprache der Benutzeroberfläche, Lokalisierung, Betriebssystemversion) und führen die App auf jedem dieser Emulatoren aus. Zusätzlich führen wir Praxistests in verschiedenen Regionen mit echten Nutzern durch und sammeln Feedback aus verschiedenen Ländern.

Manuelles Testen jedes Code-Moduls

Regressionstests

Sobald jedes Code-Modul durch Tests abgedeckt und einzeln geprüft wurde, führen wir einen vollständigen Regressionstest des gesamten Projekts mit allen relevanten Anwendungsfällen durch. Basierend auf den Ergebnissen wird ein Testbericht erstellt und notwendige Korrekturen und Verbesserungen werden vor der Veröffentlichung implementiert.

Simulation

Dieser Schritt ist entscheidend für die Überprüfung der Konstruktionsdetails in einem CAD-Tool. Der Ingenieur führt Simulationen durch, um Parameter wie den Temperaturbereich beim Erhitzen und Abkühlen, die Festigkeit des Bauteils bei verschiedenen Materialien, die Visualisierung beweglicher Teile im Gerät und den Spritzgießprozess zu bewerten.

Die Konstruktion sollte von einem zweiten Ingenieur überprüft werden.

Die Überprüfung umfasst die Prüfung der Konstruktionsdateien der mechanischen Teile und erstellt einen Bericht auf Grundlage der technischen Anforderungen und Konstruktionsnormen.

Bewertung der Prototypen in Produktionsqualität

Während der Fertigung (Druck, Bearbeitung) der konstruierten Teile überprüfen wir diese und kontrollieren die Qualität anhand der in der technischen Dokumentation, den Normen und anderen Konstruktionsdateien festgelegten Toleranzen. Darauf basierend erstellen wir einen Bericht zur Verbesserung.

Bewertung des Gerätemontageprozesses

Anhand der Montagezeichnung beginnen wir mit der Montage und bewerten: Montagegeschwindigkeit, Bedienkomfort und Qualität. Darauf basierend erstellen wir einen Bericht zur Verbesserung.

Bewertung der Benutzererfahrung und der Ergonomiematerialien

Um ein positives Nutzererlebnis und gegebenenfalls ein ergonomisches Design zu gewährleisten, werden die vollständig montierten Geräte von unserem Team mit Unterstützung eines UX-Experten getestet. Zusätzlich werden Nutzer eingeladen, die Geräte zu testen und Feedback zu geben, das in einem Bericht für weitere Verbesserungen zusammengefasst wird.

Funktionstest

Dieser Schritt umfasst die Prüfung des zusammengebauten Geräts mit allen externen Teilen, einschließlich Leiterplatte und mechanischen Komponenten. Anhand einer Checkliste mit Testfällen wird die Effizienz bewertet und ein Bericht erstellt, um Verbesserungspotenziale aufzuzeigen.

Temperaturbereichsprüfung mit einer Wärmebildkamera

Das zusammengebaute Gerät platziert der Ingenieur in einer Klimakammer und ändert die Temperatur langsam und in kleinen Schritten vom minimalen zum maximalen Arbeitsbereich. Basierend auf den Tests erstellt er einen detaillierten Bericht mit den Ergebnissen.

Schwingungsprüfung

Die montierte Vorrichtung wird an einen Vibrationsprüfstand angeschlossen, und die Vibrationsstärke wird mit geringer Geschwindigkeit und in kleinen Schritten vom minimalen bis zum maximalen Arbeitsbereich variiert. Auf Grundlage der Tests wird ein detaillierter Bericht mit den Ergebnissen erstellt.

IP-Schutzprüfung

Einer der letzten wichtigen Schritte ist die Prüfung des Schutzes vor Eindringen (IP-Prüfung). Diese wird mit Spezialkameras durchgeführt, die Faktoren wie Luftfeuchtigkeit, Wasser- und Luftdruck sowie Staubdichte gemäß den Anforderungen der IP-Norm kontrollieren. Die IP-Prüfung richtet sich nach den Geräteanforderungen, und die Ergebnisse werden in einem Bericht dokumentiert.

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